Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng kim loại không được nạp lại Chú thích — Các loại khí đặc trưng được phép chứa trong các chai được giới hạn bởi các yêu cầu của ISO, quốc gia hoặc quốc
Trang 1TCVN TIÊU CHUẨN VIỆT NAM
TCVN 7051 : 2002 ISO 11118 : 1999
CHAI CHUA KHi - CHAI CHUA KHi BANG KIM LOAI KHONG
BUGC NAP LAI - BAC TINH KY THUAT VA PHUONG PHAP THU
Gas cylinders - Non-refillable metallic gas cylinders
Specification and test methods
HÀ NỘI - 2002
Trang 2TCVN 7051 : 2002 hoàn toàn tương đương với ÍSO 11118 : 1999, TGvN 7051 : 2002 do Đan kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC 58 Bình chứa
ga biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ
Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành
Trang 3
Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng kim loại không được nạp lại
Chú thích — Các loại khí đặc trưng được phép chứa trong các chai được giới hạn bởi các yêu cầu của
ISO, quốc gia hoặc quốc tế
Tiêu chuẩn này áp dụng cho các chai khi:
a)_ có áp suất vận hành cho phép lớn nhất không vượt qua 250 bar (nghĩa là p„, < 250 bar);
b) tích sổ giữa áp suất vận hành cho phép lớn nhất và dung lượng nước không vượt quả 1000
bar lít (nghĩa là p„, V < 1000 bar 1);
c) áp suất vận hành cho phép lớn nhất vượt quá 35 bar, dung lượng nước không vượt quá 5 l (nghĩa là, đối với p„„ > 38 bar; khi V < 5I
Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các chai vượt quá giới hạn áp suất và thể tích nêu trên, đối với các chai này có thể tham khảo tiêu chuẩn chai được nạp lại
Tiêu chuẩn này cũng không áp dụng cho chai khí đẩy' / chai định lượng sol khí và bình chứa dạng cầu
1) Chai khí đẩy là binh không được nạp lại không có cơ cấu định lượng bên trong, có dung tích nước lớn nhất là 1Í và có áp suất vận hành cho phép lớn nhất được giới hạn (do nước sử dụng qui định) Chai định lượng soi khí là bình thành mỏng không được nạp lại có cơ cấu định lượng bên trong, có dung tích nước lớn nhất là 1 [ và có áp suất vận hành cho phép lớn nhất được giới hạn (do nước sử dụng qui định)
Trang 4TCVN 6292:1997 (ISO 4708) Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng thép hàn có thể nạp lại
(Refillable welded steel gas cylinders)
TCVN 197:2002 (ISO 6892:1998) Vật liệu kim loại - Thử kéo ở nhiệt độ thưởng (Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature)
ISO 7866:1999 Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng hợp kim nhôm không hàn có thể nạp lại —
Thiết kế kết cấu và thử nghiệm (Gas cylinders - Refilable seamless aluminium alloy gas
cylinders — Design, construction and testing)
ISO 9809-1:1999 Chai chứa khí - Chai chứa khí bằng thép không hàn có thể nạp lại - Thiết kế, kết cấu và thử nghiệm - Phần 1: Chai chứa khí bằng thép tôi và ram có độ bền kéo nhỏ hơn 1100 MPa (Gas cylinders - Refillable seamless steel gas cylinders - Design, construction and testing - Part 1: Quenched and tempered steel cylinders with tensile strength greater than or equal to 1100
MPa)
TCVN 6874-1:2001 (ISO 11114-1) Chai chứa khí di động — Tính tương thích của vật liệu làm chai
và làm van với khí chứa - Phần 1: Vật liệu kim loại (Transportable gas cylinders - Compatibility of
cylinder and valve materials with gas contents ~ Part 1: Metallic materials)
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Trong tiêu chuẩn này sử dụng các định nghĩa và thuật ngữ sau:
3.1 Lô (Batch): Lượng các chai hoàn chỉnh và đã thử áp lực có cùng thiết kế, thiết kế mẫu, dung lượng nước, vật liệu, nhiệt luyện (nếu có) và qui trình chế tạo, được chế tạo liên tục trong một ca sản xuất kéo dài tới 12 h
Trang 53.2 Thân chai (Cylindrical shell): Phần hình trụ của chai trừ hai đầu, song song với đường
trục của chai
3.3 Đầu, đáy (Heads, ends): Phần của chai không song song với đường trục của chai
3.4 Chitng chi vat liéu (Materal certificate): Tài liệu, do nhà sản xuất vật liệu cung cấp, xác
định thành phần hoá học, tính chất cơ học, nhiệt luyện, công nghệ chế tạo hoặc các tính chất
khác nếu có yêu cầu
3.5 Ap suat né (Burst pressure): Áp suất lớn nhất đạt tới trong chai khi thử nổ
3.6 Áp suất vận hành cho phép lớn nhất (Maximum permissible operating pressure): Ap
suất lớn nhất cho phép khi sử dụng
3.7 Áp suất thử (Test pressure): Áp suất qui định sử dụng khi thử áp lực (xem phụ lục A)
3.8 Áp suất làm viéc (Working pressure): Áp suất khí vĩnh cửu được đặt ở nhiệt độ không đổi
15°C (288 K) (xem phu luc A)
3.9 Nhiệt độ vận hành lớn nhất (Maximum operating temperature): Nhiệt độ môi trường lớn
nhất ở nước sử dụng chai mà các khí chứa trong chai có thể thoát ra
3.10 Nhiệt độ vận hành nhỏ nhất (minimum operating temperature): Nhiệt độ môi trường
nhỏ nhất ở nước sử dụng chai mà các khí chứa trong chai có thể thoát ra
4 Kýhiệu
a_ Chiều dày tính toán nhỏ nhất của than chai, tính bằng milimét:
D Đường kính ngoài danh nghĩa của chai tính bằng milimét;
F_ Hệ số ứng suất thiết kế (thay đổi);
p, Áp suất thử thủy lực, tính bằng bar”, lớn hơn áp suất khí quyển,
p„„ Áp suất vận hành cho phép lớn nhất, tính bằng bar, lớn hơn áp suất khí quyển;
p„ Áp suất làm việc, tính bằng bar”, lớn hơn áp suất khí quyển,
R, Gia tri ứng suất chảy nhỏ nhất, tính bằng mega pascal, của chai thành phẩm;
R, Gia tri độ bền kéo nhỏ nhất, tính bằng mega pascal, của chai thành phẩm;
'V_ Dung lượng nước của chai, tính bằng lít
3) 1 bar = 10°Pa = 0,1 MPa
Trang 65 Vậtliệu
5.1 Yêu cầu chung
§.1.1 Chai chứa khí không được nạp lại được làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim thấp thép không gỉ austenit, nhôm hoặc hợp kim nhôm
Vật liệu sử dụng được qui định theo loại (xem 5.2) và thành phần hoá học (xem 5.3)
Vật liệu không được phép có nếp gấp vết nứt, phân lớp hoặc các khuyết tật khác
5.1.2 Người chế tạo chai phải qui định các yêu cầu về cơ tính và thành phần hoá học cho người cung
cấp vật liệu
5.1.3 Người chế tạo chai phải nhận được chứng chỉ vật liệu từ người sản xuất hoặc người cung cấp vật
liệu Chứng thư này phải do người sản xuất vật liệu thực hiện và phải phù hợp với các yêu cầu của vật
liệu
5.1.4 Người chế tạo chai phải kiểm tra xác nhận rằng vật liệu phù hợp với các yêu cầu của mình
5.1.5 Tất cả các vật liệu sử dụng trong kết cấu của phần chịu áp lực của chai phải được nhân biết bằng số hiệu hoặc mã hiệu đúc
5.1.6 Thép phải thích hợp cho việc sử dụng ở nhiệt độ vận hành nhỏ nhất hoặc ở âm 20°C tuy theo
nhiệt độ nào thấp hơn
5.1.7 VậLliệu dùng để chế tạo chai phải tương thích với khí chứa (như là khí ăn mòn, khí hoá giòn) theo qui định của TCVN 6874-1 : 2001 (ISO 11114-1)
5.1.8 Chai chứa axetylen hoà tan phải có khối lượng chất xốp thích hợp Chai hoàn chỉnh chứa chất
xốp phải đạt các yêu cầu của TCVN 7052:2002 (ISO 3807)
5.2 Loại vật liệu
5.2.1 Thép cacbon và thép hợp kim thấp
5.2.1.1 Thép dùng để chế tạo chai chứa khí được sản xuất trong lò điện hoặc bằng phương pháp thổi
oxy bazơ, phải có đặc tính không hoá già và là thép lặng
5.2.1.2 Thép cacbon dùng làm chai hàn hoặc han vảy cứng vuốt nguội sâu phải phù hợp với bang 1
cla ISO 3574 :1986, có đặc tính không hoá già, chịu kéo, không có biến dạng kéo và có hảm lượng
nhôm lớn hơn 0,041%
Thành phần hoá học theo các yêu cầu của 5.3.1.1
Trang 75.2.1.3 Thép các bon dùng làm các chai hàn khác phải có thành phần hoá học theo các yêu cầu của
5.3.1.2 Giới han bền kéo lớn nhất không lớn hơn 700 MPa
5.2.1.4 Thép cacbon làm chai được chế tạo tử thép ống không hàn có hai đầu được tạo hinh toàn bộ, vuốt nóng và hoàn thiện phải có thành phần hoá học theo yêu cầu ở 5.3.1.3
5.2.1.5 Thép hợp kim thấp phải đáp ứng các yêu cầu của ISO 4705, TCVN 6292:1997 (ISO 4706), ISO
9809-1 hoặc ISO 9809-2
5.2.2 Nhôm và hợp kim nhôm
5.2.2.1 Không được sử dụng hợp kim nhôm có giới hạn bền kéo lớn hơn 500 MPa
5.2.2.2 Nhôm và hợp kim nhôm phải có thành phần hoá học theo các yêu cầu của 5.3.2
5.2.2.3 Nhôm và hợp kim nhôm dùng làm chai không hàn phải theo các yêu cầu của ISO 7866
5.2.3 Thép không gỉ austenit
5.2.3.1 Đối với thép không gỉ austenit giới hạn bền kéo lớn nhất không lớn hơn 800 MPa
5.2.3.2 Người chế tạo chai phải lưu ý việc giảm độ bền của vật liệu trong vùng ảnh hưởng nhiệt của tất
cả các mối hàn
5.2.3.3 Thép austenit dùng hàn tất cả các loại chai phải phù hợp với ISO 9328-5
5.2.3.4 Thành phần hoá học phải theo các yêu cầu của 533
Chú thích 1 - Có nguy cơ của độ nhạy sự ăn mòn giữa các hạt là kết quả của việc hãn / gia công nóng thép không gỉ Trong những trường hợp như vậy cẩn cân nhắc việc tiến hành thử ăn mòn giữa các hạt, ví dụ như được quy định trong ISO 3651-2
Chú thích 2 - Một số mác thép không gỉ có khả năng nhạy cảm với gãy do ứng suất môi trưởng Trong trường hợp này phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa riêng
5.3 Thành phần hoá học
5.3.1 Thép cacbon và thép hợp kim thấp
5.3.1.1 Thép cacbon theo quy định ở bảng 1 của ISO 3574 : 1986 có tính chất không hoá già, chịu kéo
dùng cho các chai hàn hoặc hàn vảy cứng vuốt nguội sâu phải có giới hạn thành phan hoá học như sau, tính bằng (m/m):
Trang 85.3.1.2 Thép cacbon dùng làm chai hàn khác với vuốt nguội sâu có thành phản hoá học như sau
5.3.1.3 Thép cacbon dùng làm chai được chế tạo từ ống thép không hàn có hai đầu được tạo hinh
toàn bộ, vuốt nóng và hoàn thiện phải có giới hạn thành phần hoa học như sau, tính bằng (m/m)
Photpho < 0025
Lưuhuynh < 0,025
5.3.1.4 Thép hợp kim thấp phải theo 5.2.1.5
5.3.2 Nhôm và hợp kim nhôm
Nhôm và hợp kim nhôm có thể dùng để chế tạo chai chứa khí với điều kiện chúng đáp ứng tất cả các
yêu cầu của tiêu chuẩn này và có hàm lượng chì và bismut lớn nhất không quá 0.003%
Chủ thích - Danh mục các hợp kim đã đăng kỷ được lưu giữ ở Aluminum Association Inc trong "Hổ sơ đăng
ký ký hiệu hợp kim quốc tế và giới hạn thành phần hoá học đối với nhôm gia công áp lực và hợp kim nhôm gia công áp lực”
5.3.3 Thép không gỉ austenit
Thép không gỉ austenit phải đáp ứng các yêu cầu cla ISO 9328-5
6 Kiểm tra và thử
Việc đánh giá sự phù hợp được yêu cầu tiến hành theo đúng các quy định hiện hành
Để đảm bảo rằng các chai là đúng theo tiêu chuẩn này chúng phải được cơ quan thanh tra có thẩm quyền (sau đây gọi là thanh tra) kiểm tra và thử theo các điều 9, 10 và 11 Thanh tra viên phải có thẩm quyền đối với việc kiểm tra chai
7 Thiết kế
7.1 Qui định chung
Trang 97.1.1 Việc tính chiều dày thân chai của các bộ phận chịu áp lực liên quan đến ứng suất chảy (F.)
7.1.2 Mối liên quan giữa áp suất làm việc, áp suất vận hành lớn nhất và áp suất thử theo phụ lục A 7.1.3 Thiết kế hai đầu phải sao cho các bộ phận chịu áp lực khí chịu áp suất thử (p,) không có biến
dạng dư nhìn thấy bằng mắt thường
7.2, Tinh kích thước các bộ phận chịu áp lực
Chiều dày nhỏ nhất của thân chai của các bộ phận chịu áp lực không được nhỏ hơn bất kỳ giá trị
nao trong ba giá trị theo a), b) hoặc c) dưới đây
a) chiều dày nhỏ nhất của thân chai không được nhỏ hơn giá trị cần để áp suất nổ nhỏ nhất lớn hơn hai lần áp suất thử thuỷ lực (p„) và thoả mãn các yêu cầu của 9.2.4.5 và điều 11
b) chiều dày nhỏ nhất của thân chai không được nhỏ hơn giá trị tính toán theo công thức Lame- Von Mises nhu sau:
ae 2 l1- 10 FR, - V3p,
2 10 FR,
trongđó F=1
e) chiều dày nhỏ nhất của thân chai không được nhỏ hơn giá trị tính toán bằng cách sử dựng một
trong hai công thức sau:
đối với thép: a
đối với nhôm và hợp kim nhôm: = a= = + 05
7.3 Bản vẽ thiết kế
Bản vẽ thiết kế đầy đủ của chai được cung cấp phải bao gồm ít nhất các nội dung sau:
a) yêu cầu kỹ thuật của vật liệu kể cả R, và Rạ tính bằng megapascan;
b) áp suất thử tính bằng bar;
c) áp suất nổ nhỏ nhất tính bằng bar;
d) chiều dày thân chai nhỏ nhất tính bằng milimet,
e)_ dung lượng nước nhỏ nhất tính bằng lít;
f)_ đường kính ngoải danh nghĩa của chai tính bằng milimet,
g) kích thước hai đầu tính bằng milimet;
Trang 10h)_ chiều dài toàn bộ chai tính bằng milimet;
ï)_ nhiệt luyện (nếu có);
j)_ phương pháp chế tạo;
k)_ tên gọi qui trình hàn/hàn vảy cứng;
I)_ các yêu cầu kỹ thuật nổi van:
m) nhận dạng thiết kế chai và số phê duyệt;
n) số hiệu tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 7081:2002 (ISO 11118) ):
©) ngày tháng và dấu hiệu nhận biết sự sửa lại bản vẽ,
p) dấu hiệu nhận biết người chế tạo;
q) nội dung và vị trí ghi nhãn
Tiến hành hàn và hàn vảy cứng đối với phụ kiện và các lỗ (xem 8.1.2) và phải đáp ứng các yêu cầu
của 9.2.6 Hơn nữa
- chỉ tiến hành hàn các chai được làm từ vật liệu hàn được;
~_ chỉ tiến hành hàn vảy cứng các chai được làm từ các vật liệu không bị giảm đặc tính bởi phương
pháp này
8.1.13 Kết cấu hàn
Các mổi hàn dọc và mối hàn chu vi được hàn bằng phương pháp bán tự động hoặc tự động.
Trang 11Mối hàn doc, nếu có, phải là loại mối hàn giáp mép như được minh hoạ ở hình 1.a)
Các mối hàn chu vi nếu có, phải là loại mối hàn chồng mép hoặc giáp mép Mối nối hàn được minh hoạ
ở hình 1 a), b) c) d) hoặc e)
Mối nối hàn phải có độ bền lớn hơn giới hạn bền của thành chại thành phẩm
Qui trình hàn và người thực hiện phải được quy định bằng văn bản được các bên nhất trí Tốt nhất việc qui định phải bao gồm, các mối hàn đại diện cho việc chế tạo trong sản xuất tương ứng với các thông số của vật liệu và phương pháp hàn phải qui định lại qui trình và người thực hiện nếu có sự
thay đổi của bất kỳ thông số cẩn thiết nào Hồ sơ qui định này phải được người chế tạo lưu giữ
thành tập
cea CA
a) Mối nối hàn giáp mép d) Méi hàn giáp mép có tấm lót phía sau
b) Mối hàn phủ ø) Mối hàn giáp mép doggle
©) Mối hàn giáp mép khuỷu ống
Hình 1 - Mối nối hàn
8.1.1.4 Kết cấu hàn vảy cứng
Không được dùng hàn vảy cứng đối với chai nhôm
Vật liệu hàn vảy cứng phải có điểm nóng chảy lớn hơn 640°C
Các mối hàn vây cứng phải được lắp ghép sao cho đảm bảo sự thấu hoàn toàn vật liệu hàn toàn bộ mối nối Mối hàn vảy cứng phải có độ bền lớn hơn giới hạn bền kéo của thành chai thành phẩm
Qui trình hàn vảy cứng và người thực hiện phải được quy định bằng văn bản được các bên nhất trí Ít nhất
việc quy định phải bao gồm các mối hàn đại diện cho việc chế tạo trong sản xuất tương ứng với các thông
số của vật liệu và phương pháp hàn phải quy định lại qui trình và người thực hiện nếu có sự thay đổi của bất
kỳ thông số cần thiết nào Hồ sơ quy định này phải được người chế tạo lưu giữ thành tập